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人类只是碰巧某天在地球上醒来，却不知道从哪里来。我们发现自己被抛入这个世界，没有太多的解释。观察这个世界，挖掘我们的过去，寻找可以帮助我们了解自己处境的线索，这是一项具有挑战性的任务。 在过去的几百年里，科学家们在回答这个问题上取得了很大的进步。我们对自己在生物界和自然中的地位的看法已经发生了很大的变化。解决这个问题带来了一些激动人心的新理论。其中之一就是我认为的地球生命史上最幸运的一次撞击。 生命是什么？ 这个问题很难回答，也没有一个完美的定义可以涵盖生命的方方面面。 人们可以从生物学的角度来看待生命（例如，把它看作与遗传学有关的东西），或者看作是达尔文进化论的体现。人们可以从化学的角度（碳基分子等），甚至从哲学的角度（自我实现的原则，与意识有关的东西）来思考生命，等等。 我们对生命的看法过于关注生命是什么，而忽视了生命的意义，我们应该把更多的疑问集中在生命的意义上。 1952年，颇具影响力的米勒-尤里实验表明，氨基酸等复杂的有机分子原则上可以在早期地球的化学环境中生成。 在这一重要的发现之后，许多人过早地得出结论：如果在原始汤中有足够的氨基酸流动的话，从无生命的物质中创造生命只是一个时间问题。 如果在早期地球的海洋中有足够的氨基酸，那么肯定会有一些氨基酸在某一时刻组合成一个细胞，从那时起生命就会按照自己的方式前进。毕竟，生命是由氨基酸组成的。 生命的物理学 与地球上的其他自然过程相比，“生命”正在做一些奇怪的事情。生命的热力学看起来有点混乱。 在我以前一篇关于自由意志热力学的文章中，我谈到了自由能原理，它是所有与之相联系的生命系统，在稳定状态下的组织原理。 同样地，生命本身的基础也可以从热力学的角度来考虑。生命系统中的能量流是什么？当涉及到能量时，生命实际上在做什么？当我们思考生命的物理而不是生物或化学的时候，我们会打开一扇新的大门。 尼克·莱恩的《至关重要的问题》是近年来我读过的最让人费解的书之一。在书中，他详细地描述了他的理论，关于生命是如何形成的。 在此，我将着重谈以下几个方面：
所有的细胞都有一部(带正电的质子被膜隔开。电荷的分离引起电荷梯度，电荷梯度又意味着能量差。质子在膜上移动，要么消耗能量，要么释放能量。这种能量可以被生物体用于各种意图和目的。 这是任何电池背后的工作原理，如果你能可靠地分离电荷并获得这种分离所固有的能量，你就有了一个灵活的能量来源。在人体中，质子泵被用来将ADP转化为ATP，为细胞内的所有新陈代谢提供能量，进而促进整个生命系统的新陈代谢。 质子泵是地球上所有生命的基础。这些质子泵不不是凭空而来的。在原始汤中流动的氨基酸很难开始泵送质子。它们就像细胞的发电站。 线粒体崩溃 我最近迷上了混沌理论。从长远来看，一些小的巧合会对事物的发展产生巨大的影响，这样的想法令人兴奋，也有点令人作呕（我写过很多关于混沌理论的文章）。 想象有一天你带着一部手机在街上走。它的电池只能续航10秒钟。你可以打开它，输入你的密码，然后马上就能看到它再次关闭。在某种程度上，手机是可以工作的，但它能完成的任务是非常有限的。 但是现在有人碰到了你。巧合的是，那个人随身带着一块电池。在你碰撞的冲力下，电池从他的手中飞出，直接飞进你的手机，然后就卡住了。你很生气，因为你认为你没用的手机现在完全坏了，但更让你惊讶的是，当你打开它，它不仅仍然工作电池可以持续一整天。你认为这是多么巧合啊! 你发现你的手机上有一个摄像头，你可以用它拍照，听音乐，用地图在城市里导航。在你面前展现出无限的可能性。这是多么不可能的事情啊。 关于生命的起源，我刚才编造的这个巧合教给了我们什么？ 细菌、古生菌和真核生物 据我们所知，地球上的细胞生命主要有三种：细菌、古生菌和真核生物。 我们从日常生活中已经熟知细菌。据估计，你身体里的细菌细胞和你自己的细胞一样多。仅仅在你的口腔中就有100到200种不同的细菌。 古生菌有点像细菌：它们都是相对原始的生命形式。这两种生命形式与真核生物的区别在于它们没有细胞核。它们有时也被归类为原核生物。 细菌和古生菌在地球上存在的时间比真核生物要长得多，真核生物在16 - 21亿年前才出现。虽然真核生物只占地球上所有生命形式的一小部分，但这个群体拥有所有最酷的生命形式，狗、猫、树、蘑菇和人类都是其中的一部分。 它们的细胞中都有质子泵，但真核生物有特殊的质子泵。它们的细胞比原核细胞复杂得多，由原核细胞构建的有机体也比原核细胞复杂得多。 碰撞 我们不完全了解真核生物是如何产生的。 但我们拥有的最有希望的理论之一是，第一个真核细胞是在古生菌与细菌碰撞时产生的，由于某种原因，碰撞并没有像通常那样同时摧毁两个有机体，而是为极具成效的融合奠定了基础。 正如尼克·莱恩和亚当·卢瑟福所说，这次撞击可能只在地球历史上发生过一次，并产生了一个真核细胞母细胞，其他真核细胞都是从这个母细胞进化而来的。 我们在今天的真核生物中看到的线粒体是原始细菌与古生菌碰撞后的“残留物”。 在它们的碰撞之后，一个新的细胞从两者的残余物中形成。这开启了一种共生关系，让它们有了一个更高效的能量来源——线粒体质子泵，而细胞的其他部分有了持续的能量供给，可以构建更复杂的结构。 就像手机一样，当只有几秒的续航时间时，除了解锁手机，什么也做不了。但是一旦获得了新的大容量电池，我们就可以利用它做很多的事情。 这种过剩的能量使真核生物得以生长，并最终征服世界。 碰撞和费米悖论 平心而论，我不得不承认这并不是我们唯一的真核生物起源理论。也有一些其他的理论，它们认为真核细胞在获得线粒体之前就形成了细胞核，不需要碰撞。 但正如尼克·莱恩在《至关重要的问题》中所描述的那样，有几个很好的理由让我们相信碰撞假说，其中的一些含义非常值得思考。其中之一是，它可能会揭示一个与生命起源有关的大问题——费米悖论，也被称为“为什么我们还没有与任何外星人接触？” 如果这次撞击真的是启动地球生命史上一个新的进化阶段所必需的，谁知道它成功的几率有多大呢？可能是类似细菌的生命在宇宙中频繁进化，但能量限制通常会限制更复杂的生命形式的进化，因为它们只能通过两个物种的戏剧性合并来克服。 反过来，这将使生命形式的起源与我们在宇宙其他地方的复杂性相比，在某种程度上更不可能有助于解决费米悖论。虽然这是推测性的，但承认真核生物和它们的进化确实有一些特殊的东西，在估计宇宙中复杂生命形式的概率时，肯定会增加一个新的参数。让我们对自己存在的不可能性感到更加不知所措。 |
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